Themen der Genetik

Wie die DNA zu sichtbaren Merkmalen wird — von der Struktur der Erbinformation bis zur Entstehung des Körpers.

DNA-Struktur

Die DNA ist eine verdrehte Leiter aus Basenpaaren — Adenin immer mit Thymin, Guanin immer mit Cytosin. In dieser linearen Abfolge von nur vier Buchstaben ist die gesamte Bauanleitung eines Lebewesens gespeichert: drei Milliarden Basenpaare, aufgewickelt in jeden Zellkern.

Einstieg

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02 · Vererbung

Mendelsche Erbgänge

Gregor Mendel entdeckte die Regeln der Vererbung an Erbsen: Merkmale werden durch Allele übertragen, von denen jedes Individuum zwei trägt. Ist eines dominant, wird es sichtbar — das rezessive bleibt verborgen, wird aber weitergegeben und kann in der nächsten Generation wieder auftauchen.

Grundlagen

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03 · Zentrales Dogma

Transkription & Translation

Aus der DNA wird zuerst eine Boten-RNA abgeschrieben (Transkription). Diese verlässt den Zellkern und wird am Ribosom in eine Proteinkette übersetzt (Translation). Dieser Weg — DNA → mRNA → Protein — ist das Zentrale Dogma der Molekularbiologie und gilt für alle bekannten Lebewesen.

Mittel

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04 · Ausdruck

Proteine als Bauteile

Proteine sind die ausführenden Moleküle der Gene. Als Strukturproteine (Keratin) bilden sie Haare und Nägel; als Pigmente (Melanin) bestimmen sie Haut- und Haarfarbe; als Enzyme steuern sie den Stoffwechsel. Was ein Gen bewirkt, hängt davon ab, welches Protein es kodiert und wo es aktiv ist.

Mittel

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05 · Regulation

Genregulation

Jede Körperzelle trägt dieselbe DNA — doch eine Hautzelle macht andere Proteine als eine Nervenzelle. Transkriptionsfaktoren binden an spezifische DNA-Abschnitte vor einem Gen und schalten es an oder ab. Diese Feinsteuerung erklärt, wie aus einer Zelle hundert verschiedene Zelltypen entstehen.

Fortgeschritten

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06 · Epigenetik

Epigenetik

Über der DNA-Sequenz liegt eine zweite Informationsschicht: Methylgruppen an CpG-Stellen und Modifikationen an Histonen schalten Gene aus, ohne den Buchstabencode zu ändern. Diese Markierungen können durch Umwelt und Erfahrungen verändert werden — und teilweise sogar vererbt.

Fortgeschritten

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07 · Entwicklung

Entwicklungsgenetik

Wie wird aus einer einzigen befruchteten Zelle ein Körper mit Kopf, Rumpf und Gliedmaßen? Hox-Gene definieren entlang der Körperachse, welches Segment was wird. Sie sind so grundlegend, dass dieselben Gene in Fliegen, Mäusen und Menschen auftreten — und immer denselben Job machen.

Komplex

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